加工原纖維纖維素的方法、系統和設備以及原纖維纖維素材料的製作方法

2023-12-09 21:17:48 1

加工原纖維纖維素的方法、系統和設備以及原纖維纖維素材料的製作方法
【專利摘要】本發明涉及加工化學改性的原纖維纖維素的方法。該方法包括向包括傳送帶(22)的熱乾燥裝置(20)中導入化學改性的原纖維纖維素材料，使得原纖維纖維素材料在傳送帶(22)上形成至少一根條帶，並且使用具有至少40℃的溫度的熱空氣流對傳送帶(22)上的化學改性的原纖維纖維素材料進行脫水以對該化學改性的原纖維纖維素材料進行濃縮和/或乾燥，使得在經過熱乾燥裝置(20)之後原纖維纖維素材料的幹固體含量為至少10％。另外，本發明涉及熱乾燥裝置、用於加工化學改性的原纖維纖維素的系統、用於再分散原纖維纖維素的方法和系統、和原纖維纖維素材料。
【專利說明】加工原纖維纖維素的方法、系統和設備以及原纖維纖維素材料

【技術領域】
[0001]本發明涉及加工化學改性的原纖維纖維素的方法、系統和設備。另外，本發明涉及化學改性的原纖維纖維素材料。

【背景技術】
[0002]纖維素是由幾百至上萬個相連的D-葡萄糖單元的直鏈組成的多糖。例如，纖維素纖維可用精製機或研磨機進行精製以生產原纖維纖維素材料。原纖維纖維素是指從纖維素原料中得到的分離的纖維素微原纖或微原纖束。因此，原纖維纖維素(也稱為納米原纖化纖維素(NFC)和其它相關名稱)是基於自然中富含的天然聚合物。例如，基於其在水中形成粘性凝膠(即水凝膠)的能力，原纖維纖維素具有許多潛在的用途。
[0003]通常以1-4%的非常低的稠度進行原纖維纖維素的生產。因此，例如，需要乾燥的解決方案，來以合理的成本運輸材料。然而，眾所周知的是，從原纖維纖維素中去除水是挑戰性的。另外，原纖維纖維素可能由於在乾燥中發生角質化而損失一些需要的性質。因此，尤其是在乾燥後納米材料的再分散是挑戰性的。


【發明內容】

[0004]本發明公開了用於加工化學改性的原纖維纖維素的方法、系統和設備。另外，本發明公開了化學改性的原纖維纖維素材料。
[0005]本發明的一些方面的特徵在獨立權利要求1、13、17、18、19、20、21和23中陳述。從屬權利要求中公開了本發明的各種實施方式。
[0006]在一個實施方式中，用於加工化學改性的原纖維纖維素的方法包括至少一個步驟，其中使用熱空氣流對傳送帶上的化學改性的原纖維纖維素材料進行濃縮和/或乾燥，更優選地，該方法包括至少兩個步驟，其中使用熱空氣流對傳送帶上的化學改性的原纖維纖維素材料進行濃縮和/或乾燥。在一個示例中，該方法包括至少一個預處理步驟，其中在向傳送帶上提供化學改性的原纖維纖維素之前，機械地增加化學改性的原纖維纖維素的乾物質含量。
[0007]優選地，用於加工化學改性的原纖維纖維素的系統包括
[0008]-包括傳送帶的熱乾燥裝置，
[0009]-以化學改性的原纖維纖維素在傳送帶上形成至少一根條帶的方式向熱乾燥裝置傳遞化學改性的原纖維纖維素的進料裝置，
[0010]-用於形成具有至少40°C的溫度的熱空氣流的裝置，以使用熱空氣流對傳送帶上的化學改性的原纖維纖維素材料進行濃縮和/或乾燥。
[0011]如果在一個步驟中嘗試了熱乾燥，則化學改性的原纖維纖維素條帶的表面可能以產品內部仍然是溼的的方式硬化。因此，優選使用至少一個中間粉碎步驟以得到原纖維纖維素的均勻乾燥的結果。如果存在更多的中間粉碎步驟，可以改善產品的質量。因此，優選在熱乾燥過程中存在至少兩個乾燥步驟，這兩個步驟之間是至少一個粉碎裝置。
[0012]優選地，熱乾燥裝置的第一傳送帶包括刀片，例如刮刀，其設置為從傳送帶的表面釋放原纖維纖維素條帶。
[0013]在第一傳送帶上可能存在層形式的一根原纖維纖維素條帶和/或繩形式的幾根原纖維纖維素條帶。優選地，如果原纖維纖維素足夠幹，在第一傳送帶上可能由幾塊碎片形成層。
[0014]優選地，在第一傳送帶上有幾條繩。尤其是如果不使用預乾燥裝置的話，在第一熱乾燥步驟中配分(dosed)的條帶優選是繩的形式。優選地，在第一傳送帶和第二傳送帶之間從原纖維纖維素繩上切下碎片，之後該碎片在第二傳送帶上形成層。優選地，至少在最後的乾燥步驟中，條帶是多層碎片的形式。
[0015]優選地，也在第一傳送帶的情況中，原纖維纖維素材料覆蓋傳送帶的乾燥面積的至少30 %或至少45 %，更優選至少60 %或至少70 %並且最優選至少80 %或至少90 %。
[0016]在熱乾燥裝置的最後的傳送帶之後，濃縮的和/或乾燥的化學改性的原纖維纖維素可進一步經粉碎和均化成需要的碎片尺寸。濃縮的和/或乾燥的化學改性的原纖維纖維素材料(即碎片)的平均直徑優選為1-10_。在這之後，例如，可以將乾燥的和/或濃縮的化學改性的原纖維纖維素材料轉移至儲存或裝袋階段以等待可能的運輸至使用的地點。
[0017]本發明中使用的原纖維纖維素是化學改性的，即陽離子原纖維纖維素或陰離子原纖維纖維素，以實現需要的再分散性質。因此，當與天然纖維素的化學結構相比時，按照本發明的原纖維纖維素中的纖維素分子含有一些額外的官能團。這些基團可以是，例如但不限於羧甲基、醛基和/或羧基或季銨。化學改性優選基於纖維素分子的羧甲基化、氧化、酯化或醚化反應。在一個示例中，以通過在纖維素表面上進行陰離子、陽離子或非離子型物質的物理吸附或它們的任意組合來實現改性。所述的改性可在生產微米原纖纖維素之前、之後或過程中進行，或者以這些過程的任意組合進行。
[0018]原纖維纖維素可由經過化學預改性以使其更易變的纖維素製備。這種納米原纖化纖維素的起始材料是易變的纖維素紙漿或纖維素原料，它們由纖維素原料或纖維素紙漿的某些改性得到。例如，N-氧基介導的氧化(例如2，2，6，6_四甲基-1-哌啶N-氧化物)得到極不穩定的纖維素材料，容易崩解成微原纖纖維素。例如，專利申請WO 09/084566和JP20070340371揭示了這種改性。或者，例如，化學改性的原纖維纖維素可以由輕度羧甲基化的纖維素材料製備。
[0019]如果使用陽離子原纖維纖維素，優選通過使用縮水甘油基三甲基氯化銨(GTAC，M=151,46g/mol)作為試劑取代纖維素來製備陽離子纖維素。陽離子原纖維纖維素通常具有至少1mV的ζ電勢(pH 8)。聚合度(DP)優選為至少0.05。
[0020]按照本發明，在熱乾燥之後的幹固體含量優選為10-100 %，更優選20-50 %。
[0021]優選地，濃縮的和/或乾燥的化學改性的原纖維纖維素以再分散後完全或幾乎達到原始非濃縮材料的粘度的方式再分散，當與原始原纖維纖維素相比時，這可能產生相等或幾乎相等的性質。
[0022]優選地，化學改性的原纖維纖維素是濃縮的和/或乾燥的。在乾燥之前化學改性的原纖維纖維素的幹固體含量通常為1_4%，這對於一些無法接受大量水的應用來說太低。
[0023]熱乾燥裝置使得能夠對化學改性的原纖維纖維素進行熱乾燥。因此，本發明還能夠使得能夠低成本地運輸至最終使用的地點並且對幹的化學改性的原纖維纖維素的再分散保留了物質的原始性質。
[0024]優選地，再分散方法包括以下步驟:
[0025]-向系統中導入具有超過10%的幹固體含量的化學改性的原纖維纖維素材料，
[0026]-在分散機中將化學改性的原纖維纖維素再分散到液體中，以得到具有0.01-5%，更優選0.1-1%的乾物質含量的化學改性的原纖維纖維素。
[0027]在一個優選的實施方式中，所述再分散方法包括以下步驟:
[0028]-向系統中導入具有超過10%的幹固體含量的化學改性的原纖維纖維素材料，
[0029]-在水合容器中對具有超過10%的幹固體含量的化學改性的原纖維纖維素材料進行潤溼，
[0030]-將潤溼的化學改性的原纖維纖維素材料傳送至分散機，以及
[0031]-在分散機中將化學改性的原纖維纖維素再分散到液體中，以實現具有0.01-5%，更優選0.1-1%的乾物質含量的化學改性的原纖維纖維素。
[0032]優選地，相同分散濃度下，再分散的原纖維纖維素會具有至少60%或至少70%，更優選至少80%或至少85%並且最優選至少90%或至少95%的原始粘度的粘度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]在下文中，通過【專利附圖】

【附圖說明】本發明，其中
[0034]圖1顯示了乾燥過程的示例，
[0035]圖2-3顯示了本文使用的熱乾燥過程和熱乾燥設備的示例性實施方式，
[0036]圖4示意性地顯示了再分散過程的示例，
[0037]圖5顯示了用於再分散的示例性設置，
[0038]圖6-7顯示了來自實驗測試的照片，其中
[0039]圖6顯示了金屬絲上的經擠出的材料，
[0040]圖7a顯示了乾燥前的化學改性的原纖維纖維素樣品，並且
[0041]圖7b顯示了乾燥後的化學改性的原纖維纖維素樣品，
[0042]圖8-13顯示了來自實驗測試的結果，其中
[0043]圖8顯示了由非濃縮的(2%)或濃縮的(26%)陰離子原纖維纖維素製成的改性原纖維纖維素分散體的粘度與剪切應力曲線，
[0044]圖9顯示了再分散方法對於由非濃縮的(3.6% )或濃縮的(22% )陰離子原纖維纖維素製備的0.5%原纖維纖維素分散體的流動性質的影響，
[0045]圖10顯示了水合溫度對由幹(100% )陰離子原纖維纖維素製成的原纖維纖維素分散體的流動性質和由未濃縮的材料製成的分散體的流動性質相比的影響，
[0046]圖11顯示了通過各種再分散方法從空氣乾燥至27%的材料製備的分散體的流動性質，
[0047]圖12顯示了通過各種再分散方法從空氣乾燥至27%的材料製備的0.5% (w/w)陰離子原纖維纖維素分散體的薄層的照片，並且
[0048]圖13顯示了通過各種再分散方法從空氣乾燥至27%的材料製備的分散體的相差顯微圖。
[0049]發明詳述
[0050]在下文中，如果沒有另外說明，所有的百分數是以乾重計。
[0051]在本申請中使用下面的附圖標記:
[0052]11化學改性的原纖維纖維素材料，
[0053]Ila待濃縮和/或乾燥的化學改性的原纖維纖維素材料，
[0054]Ilb濃縮的和/或乾燥的原纖維纖維素材料，
[0055]Ilc再分散的原纖維纖維素材料，
[0056]15預乾燥裝置，
[0057]20熱乾燥裝置，
[0058]21粉碎裝置，
[0059]21a第一粉碎裝置，
[0060]21b第二粉碎裝置，
[0061]21c第三粉碎裝置，
[0062]22傳送帶，
[0063]22a第一傳送帶
[0064]22b第二傳送帶，
[0065]22c第三傳送帶，
[0066]23熱空氣，
[0067]24熱乾燥裝置的進料容器，
[0068]25來自熱乾燥裝置的傳送器，
[0069]26進料泵，如單泵，
[0070]31熱乾燥裝置的進料裝置，如擠出機，
[0071]32形成熱空氣流的裝置，
[0072]40對化學改性的原纖維纖維素材料進行再分散的裝置，
[0073]41a用於向水合容器中進料濃縮的化學改性的原纖維纖維素Ilb的再分散過程的第一傳送裝置，
[0074]41b用於從水合容器向分散機44傳送化學改性的原纖維纖維素的再分散過程的第二傳送裝置，
[0075]41c用於從分散機44中傳送化學改性的原纖維纖維素的再分散過程的第三傳送裝置，
[0076]42水合(即潤溼)裝置，如水合容器，
[0077]44分散機，
[0078]45再分散的原纖維纖維素的原纖維纖維素的儲存容器，和
[0079]46加熱的稀釋水。
[0080]纖維素是能夠被轉化為很多化學衍生物的可再生的天然聚合物。衍生化大多是通過聚合物的β-D-吡喃葡萄糖單元中的羥基基團的化學反應發生的。通過化學衍生作用，與原始化學形式相比，衍生後的化合物能在保持聚合結構的同時改變纖維素的性質。
[0081]在本申請中，術語原纖維纖維素「條帶」是指原纖維纖維素繩、原纖維纖維素碎片和板狀形式的原纖維纖維素，即原纖維纖維素層。
[0082]術語「傳送帶的乾燥面積」是指在乾燥步驟中，在傳送帶上原纖維纖維素材料放置的傳送帶的面積。
[0083]術語「原纖維纖維素」是指從纖維素原料中衍生的分離的纖維素微原纖或微原纖束的集合。原纖維纖維素由直徑在亞微米範圍內的纖維素原纖維組成。其即使在低濃度下也形成自組裝的水凝膠網絡。這些原纖維纖維素的凝膠本身具有高剪切稀化性和觸變性。原纖維通常具有高的長寬比:長度可能超過I微米，而數均直徑通常小於200nm。微原纖束的直徑也可以較大，但是通常小於I μ m。最小的微原纖類似於所謂的初級原纖，通常直徑為2-12nm。原纖維或原纖維束的尺寸取決於原料和崩解方法。原纖維纖維素還可以包含一些半纖維素；其量取決於植物源。用合適的設備例如精製機、研磨機、均化器、膠化器(colloider)、摩擦研磨機(frict1n grinder)、超聲波破碎器、流化器如微型流化器、大型流化器或流化器型均質機由纖維素原料纖維素紙漿或精製紙漿進行原纖維纖維素的機械分裂。
[0084]原纖維纖維素有幾個廣泛使用的同義詞。例如:納米原纖化纖維素(NFC)、納米纖維素、微原纖纖維素、納米原纖纖維素、纖維素納米纖維、納米級原纖化的纖維素、微原纖化纖維素(MFC)、或纖維素微原纖。本申請所述的原纖維纖維素是與所謂的纖維素須(cellulose whisker)不同的材料，纖維素須也被稱為:纖維素納米須、纖維素納米晶體、纖維素納米棒、棒狀纖維素微晶或纖維素納米線。在一些情況下,例如Kuthcarlapati等(Metals Materials and Processes (金屬材料和工藝)20 (3):307-314, 2008)對兩種材料使用類似的術語，其中研究的材料稱為「纖維素納米纖維」，但它明確地表示纖維素納米須。通常這些材料不像原纖維纖維素那樣具有沿原纖結構的無定形段，這會造成更高剛性的結構。纖維素須的長度也短於原纖維纖維素。
[0085]通常由植物來源的纖維素原料製備原纖維纖維素。所述原料可以基於任何含纖維素的植物材料。術語纖維素原料是指在化學和/或機械處理的纖維素纖維的生產中使用的任意纖維素原料來源。所述植物材料可以是木材。木材可以來自軟木樹，如雲杉、松樹、冷杉、落葉松、花旗松或鐵杉，或來自硬木樹如樺樹、白楊、楊樹、榿木、桉樹或金合歡，或者來自軟木和硬木的混合物。非木材材料可以來自農業殘料、草或來自棉花、玉米、小麥、燕麥、黑麥、大麥、稻、亞麻、大麻、馬尼拉麻、劍麻、黃麻、薴麻、洋麻、甘蔗渣、竹或蘆葦的其它植物物質，如秸杆、葉子、樹皮、種子、殼、花、蔬菜或果實。術語化學漿料表示通過化學製漿法從任何纖維素原料或任何纖維素原料組合中分離的纖維素纖維。因此，從纖維素原料中去除至少大部分的木質素。化學漿料優選是硫酸鹽木漿料。在一個例子中，從軟木和/或硬木中分離化學紙漿。使用的化學漿料可以是未漂白的或漂白的。在一個實施方式中，本發明中使用的原纖維纖維素的至少80%乾重、更優選至少90%乾重並且最優選至少95%乾重來自化學漿料。
[0086]本發明中使用的原纖維纖維素材料是纖維素納米原纖或納米原纖束的化學改性的衍生物。例如，化學改性可以是基於纖維素分子的羧甲基化、氧化、酯化或醚化反應。也可以通過在纖維素表面上進行陰離子、陽離子或非離子型物質的物理吸附或它們的任意組合來實現修飾。所述的改性可在生產微米原纖纖維素之前、之後或過程中進行，或者以這些過程的任意組合進行。
[0087]優選地，從陰離子化或陽離子化的纖維素材料中生產本發明中使用的原纖維纖維素材料，即原纖維纖維素是陰離子型或陽離子型。例如，可以通過由雜環硝醯基化合物催化氧化纖維素的伯羥基的反應，或通過用羧甲基化試劑與纖維素材料發生反應來形成輕度羧甲基化的纖維素來實現纖維素材料的陰離子化。
[0088]因此，在本發明的一個實施方式中，通過硝醯基介導的纖維素的羥基的氧化來氧化纖維素材料以實現陰離子化的纖維素材料。在這種情況下，優選通過纖維素的伯羥基被雜環硝醯基化合物催化氧化的反應來實現纖維素材料的陰離子化。例如，該化學物可以是所謂「TEMPO」化學物，即2，2，6，6-四甲基哌啶基-1-氧基自由基。也能夠使用已知在纖維素的葡萄糖單元的C-6碳上的羥基的氧化中具有選擇性的其他雜環硝醯基化合物。
[0089]在本發明的另一個實施方式中，纖維素材料與羧甲基化試劑發生反應以實現陰離子化的纖維素材料。在該實施方式中，纖維素材料與試劑發生反應形成輕度羧甲基化的纖維素材料，其具有一定的取代度但是不溶於水。
[0090]在本發明的另一個實施方式中，通過使用縮水甘油基三甲基氯化銨來製備陽離子纖維素材料。
[0091]所述原纖維纖維素的優選特徵示於表I。
[0092]表1.原纖維纖維素的特徵
[0093]
級別布氏粘度濁度(NTU) 電荷(ieq/g is纖維纖維素)

(mPas)
陰離子原 > 5000，優選 < 200-200 φ:-2000,
纖維纖維 10000-40000 優選 20-100 優選-500 個:-1500，
素史優選-600個:-120，
____M優選-800 Φ:-10
陽離子原 > 5000，優選 < 100300 Φ: 2000，
纖維纖維 20000-40000 優選 25-70 優選 500 1500，
素更優選700至1200， ___ ^優選 800 IQOQ
[0094]原纖維纖維素的粘度(表I所示):有幾種商業的布氏(Brookfield)粘度儀可用於測量表觀粘度，其全部基於相同的原理。對於表I中所示的測量，使用所謂的布氏RVDV-1II裝置。應選擇1rpm的低旋轉速度。旋轉速度上的差異可能得出錯誤的粘度值。另外，由於其葉片幾何形狀，使用「槳式轉子」(裝置中編號73)，其特別適於測試非均相的黏性材料。應該在0.8%濃度下測量陰離子化的原纖維纖維素的粘度。樣品在測量前的混合時間是10分鐘。使用的溫度是20°C ±1°C。也應該注意得到具有恆定標準濃度的原纖維纖維素的稀釋物，以能夠正確比較結果。另外，應該避免聚結。
[0095]原纖維纖維素的濁度(表I所示):來自校準的濁度計的濁度的單位被稱為比濁法濁度單位(NTU)。使用光學方法測量濁度，其中使用所謂的比濁法和濁度法。使用所謂的HACH P2100-裝置在0.1%濃度下進行測量。用水以如下方式稀釋原纖維纖維素樣品:使得299.5g水和0.5g原纖維纖維素(以幹原纖維纖維素計)小心地混合。通常原纖維纖維素在水性介質中是基本透明的。當與較低原纖化的纖維素相比時，更原纖化的纖維素材料具有較低的濁度值。
[0096]原纖維纖維素的電荷(表I所示):可以由電導滴定來測定電荷。優選地，電荷ieq/g (原纖維纖維素)為-200至-2000，或300至2000，更優選-500至-1500或500至1500，並且最優選-600至-1200或700至1200。換而言之，原纖維纖維素優選是明顯陰離子或陽離子的。
[0097]可以通過所謂的流變儀裝置或，例如，所謂的布氏裝置來測量屈服應力(Pa)。在一個示例中，屈服應力超過4Pa，更優選10_40Pa。
[0098]在原纖維纖維素生產中，原纖維纖維素的濃度通常極低，通常為1-4%。因此，從生產地運輸材料的物流成本通常太高並且需要乾燥的解決方案來以合理的價格運輸材料。依據本發明，可以避免稠度最多為5%的低固體含量原纖維纖維素的運輸。此外，原纖維纖維素的乾燥和/或濃縮對於一些應用是必需的。
[0099]由於其納米規格的尺度，原纖維纖維素的比表面積非常大。原纖維纖維素本身具有強保水性，這是因為水通過多個氫鍵結合在纖維表面上。通常由於乾燥中的角質化，原纖維纖維素損失一些需要的性質。因此，納米材料的再分散尤其是挑戰性的。
[0100]得益於本發明，可以以下方式濃縮化學改性的原纖維纖維素材料，使得乾燥或半乾燥的濃縮的化學改性的原纖維纖維素能夠在水或其他溶劑中完全或幾乎完全地再分散。
[0101]圖1以簡單示意圖顯示了對化學改性的原纖維纖維素進行濃縮和/或乾燥的示例性實施方式，該過程可以應用於工業規模。在該過程中，由熱空氣蒸發至少一些水。向熱乾燥裝置20中進料待濃縮和/或乾燥的化學改性的原纖維纖維素材料11a。
[0102]在示例性的實施方式中，以以下方式製備化學改性的原纖維纖維素，使得在熱乾燥過程之前，化學改性的原纖維纖維素的乾物質含量超過5%。
[0103]在熱乾燥裝置20中在第一乾燥步驟之前，可能存在至少一個預乾燥裝置15。預乾燥裝置15優選是機械的除水裝置，如加壓過濾裝置。得益於預乾燥裝置15，能夠在熱乾燥裝置20中的第一乾燥步驟之前，增加化學改性的原纖維纖維素材料Ila的幹固體含量。然而，在一個示例中，沒有使用機械除水。
[0104]圖2和3公開了熱乾燥過程的優選實施方式。用於對繩狀化學改性的原纖維纖維素(第一傳送帶上)進行乾燥的優選空氣流示於圖2，並且用於對層狀化學改性的原纖維纖維素(第一傳送帶上)進行乾燥的優選空氣流示於圖3。
[0105]在一個示例中，只使用一個傳送帶。在這種情況下，條帶通常需要相當大的面積來對傳送帶上的化學改性的原纖維纖維素進行濃縮和/或乾燥。因此，單層乾燥的容量可能仍然太小。可通過多層乾燥來增加化學改性的原纖維纖維素材料的負荷並且由此增加乾燥容量。這可能對於最大化乾燥層的負荷以使得乾燥成本最小化而言是重要的。因此，相比單傳送帶熱乾燥裝置，更優選使用雙傳送帶或多傳送帶熱乾燥裝置。通過使用多傳送帶乾燥裝置，可以在小的基本面積上實現高的乾燥容量。
[0106]熱乾燥裝置優選包括至少兩條傳送帶，例如2-4條傳送帶，更優選至少3條傳送帶，例如3-6條傳送帶。可通過例如頻率轉化器來控制各傳送帶的速度。因此，可以根據待乾燥的產品來最佳地調節熱乾燥裝置。
[0107]如果在熱乾燥中，在一些情況下，化學改性的原纖維纖維素層未混合，可以在化學改性的原纖維纖維素材料層中產生陡的水分梯度。可以從第一側(即吹空氣的那側)開始對材料進行熱乾燥，並且穿過材料吹向層的第二側。優選地，在兩條傳送帶之間存在粉碎裝置，因此，當產品被遞送到後面的傳送帶上時由於多次混合，具有長停留時間的產品中的水分分布特別均勻。
[0108]優選地，熱乾燥裝置的第一傳送帶包括刀片，例如刮刀，其設置為從傳送帶的表面釋放原纖維纖維素條帶。刀片優選在第一傳送帶的末端釋放原纖維纖維素材料，例如在包括最後15%，更優選最後10%並且最優選最後5%的第一傳送帶的乾燥面積的面積內。在熱乾燥裝置的第一傳送帶上的乾燥步驟之後，原纖維纖維素材料優選落入優選置於第一傳送帶和第二傳送帶之間的粉碎裝置中。
[0109]優選地，熱乾燥裝置20包括至少一個粉碎裝置21，例如，1-5個粉碎裝置21，更優選2-4個粉碎裝置21。這可以增加了濃縮的化學改性的原纖維纖維素的均勻性。濃縮的化學改性的原纖維纖維素片的粒度通常在各粉碎裝置之後降低。粉碎裝置優選置於兩條傳送帶之間，即兩個熱乾燥步驟之間。
[0110]在熱乾燥裝置20中，熱空氣優選流過傳送帶和其中的化學改性的原纖維纖維素材料。或者或作為補充，也可使用所謂的再循環空氣乾燥，其中空氣流過傳送帶的表面和其中的化學改性的原纖維纖維素。通過使用熱乾燥裝置20實現至少一個乾燥步驟。也可通過使用熱乾燥裝置20來實現所有的乾燥步驟。
[0111]對於熱乾燥裝置20，優選存在至少一個化學改性的原纖維纖維素Ila的進料容器
24。進料容器24優選是圓錐形底的容器，即容器在其較低的部分變尖。圓錐形容器24的底部的角度α優選為最多120°，例如80-120°，更優選90_110°。
[0112]在圓錐形底容器中優選存在混合裝置。混合裝置的旋轉可能相當慢，混合裝置優選置於容器24的垂直中線上。混合裝置優選與進料容器24的底部相連，並且作為補充與頂部相連。
[0113]在混合裝置的上部分中可以有葉片型部件。或者或作為補充，在混合裝置的上部分中可以有螺旋型部件。術語「上部分」是指置於進料容器24的上部分的部分，即通常具有垂直壁結構的部分。
[0114]優選在混合裝置的下部分中存在螺杆狀混合部件，其中在混合裝置的下部分中的螺杆狀混合部件向容器的底部傳送原纖維纖維素材料。下部分是指進料容器24的圓錐形底部部分。混合裝置的螺杆狀混合部件的旋轉速度應該足夠高以根據需要向進料容器的底部進料大量的材料。
[0115]原纖維纖維素材料優選以連續的體積流從進料容器24中排出。優選在進料容器24的圓錐形部分，優選在進料容器的底部，最優選在進料容器24的底部中間有排出裝置。
[0116]優選通過包括螺杆的泵26將化學改性的原纖維纖維素Ila從進料容器24中抽出。優選地，泵是單泵。例如，由AxFlow和西派克Seepex有限公司生產這些類型的泵。
[0117]例如，可以使用螺杆實現從進料容器24向泵26的進料。另外，單泵優選包括螺杆。原纖維纖維素材料從單泵傳送到進料裝置31 (優選是擠出機)。
[0118]優選地，待向熱乾燥裝置提供的化學改性的原纖維纖維素的乾物質含量是0.5-9%，例如 1-7%或 2.5-5%。
[0119]如果在熱乾燥裝置20之前實現高濃度的化學改性的原纖維纖維素11a，則可在熱乾燥裝置20的第一傳送帶上直接形成厚的乾燥層，並且因此，並不首先要求對繩進行乾燥，在該情況下，熱乾燥可只包括一個乾燥步驟。
[0120]優選地，在補充稠度中，提供的化學改性的原纖維纖維素Ila的粘度為至少1000mPa,更優選至少20000mPa，並且最優選至少40000mPa或至少50000mPa，其可能是最敏感的操作範圍。如果化學改性的原纖維纖維素Ila的粘度低，則在金屬絲(wire)的情況下，化學改性的原纖維纖維素Ila可能流進第一傳送帶，並且因此可能難以從金屬絲上去除化學改性的原纖維纖維素。
[0121]由於原纖維纖維素材料的高粘度性質，其可在使用的熱乾燥裝置的傳送帶上以條帶形式提供。條帶的進料優選基於擠出機技術。進料裝置31可以是管與泵的組合，進料裝置更優選是擠出機。如果需要板狀產品(即，層)，進料裝置31的噴嘴是平且寬的，對於繩狀的產品，進料裝置的噴嘴是圓的。
[0122]如果原纖維纖維素材料的幹固體含量不夠高，可能難以在熱乾燥裝置的傳送帶22上擠出原纖維纖維素材料層。在這種情況下，優選使用預乾燥裝置15和/或對於繩的第一乾燥步驟。
[0123]對於進料裝置31，化學改性的原纖維纖維素Ila可能以優選具有2_20mm直徑的繩或優選具有l_20mm厚度薄層在移動的傳送帶(即，第一傳送帶)上分布。
[0124]如果化學改性的原纖維纖維素具有至少5%的高幹固體含量，例如由於基於壓制的預乾燥步驟，可在熱乾燥裝置的第一金屬絲上直接形成優選5-lOcm的較厚乾燥層。待濃縮的化學改性的原纖維纖維素層的厚度可以隨著在後面的金屬絲上的化學改性的原纖維纖維素的幹固體含量增加而增加。如果待加載在熱乾燥裝置上的化學改性的原纖維纖維素的乾物質含量是最多5%或最多4%，優選地，在熱乾燥裝置的第一傳送帶上由化學改性的原纖維纖維素Ila製成繩。在後面的傳送帶上，可以形成例如5-20cm，更優選最多15cm，並且最優選最多1cm的較厚的乾燥層。在一些情況下，例如，如果形成大約30cm的較厚的層，則背壓可能變得太大。
[0125]用於熱乾燥步驟的熱乾燥裝置20優選包括至少一個傳送帶22，其上施加待濃縮和/或乾燥的化學改性的原纖維纖維素材料11a。優選地，至少第一傳送帶22a和/或至少最後的傳送帶是金屬絲，更優選所有的傳送帶22都是金屬絲。優選地，在熱乾燥裝置20的第一傳送帶22a上提供化學改性的原纖維纖維素11a。化學改性的原纖維纖維素從第一傳送帶22a向第二傳送帶22b提供，優選通過第一粉碎裝置21a。化學改性的原纖維纖維素從第二傳送帶22b向第三傳送帶22c提供，最優選通過第二粉碎裝置21b。也可以有超過3條傳送帶。在這種情況下，在後面的乾燥步驟之間也優選存在粉碎裝置。優選地，在最後的傳送帶之後，化學改性的原纖維纖維素向最後的粉碎裝置中進料，之後優選向傳送機25進料化學改性的原纖維纖維素。優選地，傳送機25將原纖維纖維素傳送至原纖維纖維素包裝裝置和/或原纖維纖維素儲存。
[0126]使用的傳送帶22優選包括聚乙烯和/或尼龍。更優選地，傳送帶22由聚乙烯和/或尼龍製成。例如，一般的造紙機金屬絲材料適用於此。在一個示例中，傳送帶22包括鋼和/或特氟隆。使用的金屬絲的網格尺寸可以大量變化，但是原始的漿料中粘度越高，可使用的金屬絲就越粗。
[0127]在一個示例中，金屬絲的乾燥面積中開口(至少大多數的開口)的尺寸為0.02mm2-0.05mm2。開口的總和(即，傳送帶的乾燥面積中開口的總面積)優選佔金屬絲的乾燥面積的25-45%。
[0128]在一個示例中，金屬絲的乾燥面積的空氣滲透性為5000-6000m3/m2/h。
[0129]從更緻密金屬絲上比從粗金屬絲更容易移除產物，但是更緻密的金屬絲減少了流過金屬絲的空氣。優選地，熱空氣在熱乾燥裝置中流過傳送帶22，並且，作為補充，優選流過所述傳送帶上的原纖維纖維素。在一個示例中，至少一條傳動帶22被加熱。
[0130]在繩狀乾燥中，第一傳送帶22a優選是多孔金屬絲，並且如圖2所示空氣流過金屬絲。如圖3所示，在第一傳送帶22a上的層狀乾燥中，也可以存在緻密材料代替多孔金屬絲材料，在這種情況下，在第一傳送帶22a上原纖維纖維素的乾燥可能主要地僅從一個方向上發生。優選地，所有的傳送帶是金屬絲，並且第一金屬絲優選具有比其他金屬絲更緻密的結構。
[0131]傳送帶22的乾燥面積取決於所需的容量。待乾燥的原纖維材料優選與使用的傳送帶22接觸至少10分鐘，更優選至少20分鐘，最優選至少30分鐘，並且至多240分鐘。
[0132]優選地，對於中間粉碎，即熱乾燥裝置20的傳送帶22之間的粉碎，使用至少一個粉碎裝置21。例如，粉碎裝置21可以是，例如，粉碎機、研磨機或脫模裝置(shedder)。粉碎裝置21優選置於傳送帶22的末端，在該裝置中，材料通常被均化成需要尺寸的顆粒並且以需要厚度的多孔層分布至下一傳送帶。粉碎裝置21通常是錐形漏鬥，在其底部有一條軸或幾條軸旋轉，其中連接對材料進行粉碎的「木釘(peg)」。經粉碎的材料優選從粉碎裝置21的底部落到下一金屬絲上。在一個示例中，粉碎裝置21是除了上述的那種以外的另一種類型。中間粉碎之後的層厚度優選是20-200mm。
[0133]熱乾燥裝置20的容量基本取決於代配分到熱乾燥裝置中的原纖維纖維素的幹固體含量。因此，對於熱乾燥裝置，輸入的原纖維纖維素材料的幹固體含量優選是至少2%或至少3%，更優選至少4%或至少5%。通常在幹固體含量曲線(水蒸發速率)中約10%幹固體含量處存在明顯的變化，幹固體含量通常在該點之後更快地增加(當使用相同溫度時)，因此，幹固體含量越高，生產效率也可越好。
[0134]各傳送帶22的層厚度是在需要的乾物質和生產量之間最優化的問題。可通過以下方式控制熱乾燥裝置的容量:
[0135]-傳送帶的乾燥面積，
[0136]-傳送帶的數量，
[0137]-各傳送帶的滾動速度，
[0138]-化學改性的原纖維纖維素Ila的分配量，
[0139]-熱空氣流速和/或
[0140]-熱空氣流的溫度。
[0141]因為層厚度優選在第一金屬絲之後增加，其他金屬絲通常比第一金屬絲移動更慢。
[0142]例如，如果100kg/h的原纖維纖維素材料的量從2.5%的濃度乾燥至20%的濃度，原纖維纖維素可能需要約50-100m2的傳送帶面積，其取決於使用的空氣流、空氣流的溫度和空氣流的水分。
[0143]熱乾燥裝置優選包括2-7，優選3-6個以下在線測量:
[0144]-待濃縮的材料重量，
[0145]-空氣的溫度，
[0146]-原纖維纖維素材料的溫度，
[0147]-傳送帶的溫度，
[0148]-空氣的水分含量，
[0149]-原纖維纖維素材料的水分含量，和
[0150]-空氣流速
[0151]以測量和/或控制乾燥過程。
[0152]優選地，在熱乾燥裝置20的至少一條傳送帶22上形成厚的多孔層，以增加水的蒸發和熱乾燥裝置的容量，並且因此使乾燥裝置20的尺寸最小化。在第二傳送帶和/或後面的傳送帶上原纖維纖維素層的厚度優選為至少5cm，更優選至少7cm。
[0153]本發明中使用的熱乾燥裝置20優選是低溫傳送帶乾燥裝置。空氣流可以從最濃縮的原纖維纖維素導向最溼的原纖維纖維素(如圖2和3所示)。或者，例如，空氣流可以從最溼的原纖維纖維素導向最濃縮的原纖維纖維素。
[0154]在乾燥裝置中使用的熱空氣23可以是吹氣或吸氣。形成熱空氣流23的裝置32優選包括至少一個熱交換器。優選地，從製漿廠的廢熱、蒸氣或電能通過熱交換器的方式產生熱空氣23。
[0155]在熱乾燥裝置20中熱空氣的溫度優選是至少40°C或50°C，更優選至少60°C，並且最優選至少70°C。然而，溫度優選不超過120°C，更優選不超過110°C。在一個示例中，化學改性的原纖維纖維素材料在熱乾燥中的溫度優選是至多80°C。優選地，熱乾燥裝置的熱空氣流的溫度為40-80°C。由於合理的乾燥容量，推薦較高的溫度。例如，通過將乾燥溫度從40°C升高至60°C，乾燥的時間可以接近減半。例如，如果使用80°C的溫度和lm/s的空氣流速，在多層乾燥開始時的蒸發速率可以是每m2上約55kg (H2O)/h，其在60%幹固體含量時降低至約每m2上約15kg(H20)/h。
[0156]熱空氣流速優選是至少0.2m/s,更優選0.2m/s_l.0m/s,並且最優選0.25m/s-0.50m/s。增加乾燥空氣的體積流速會增加水的蒸發並且因此減少乾燥時間。例如，使用
0.5m/s的空氣速度代替0.25m/s，在乾燥開始時水的蒸發可能高出約45%。
[0157]待向熱乾燥裝置的第一傳送帶22a上配分的纖維素原纖維材料的濃度優選是至少2%，例如2-4%。在第一乾燥步驟之後的濃度優選是至少5%，例如5-8%。如果，原纖維纖維素材料的乾物質含量超過4%，例如由於預乾燥裝置，在第一乾燥步驟後的濃度通常高於所述的5-8%。在第一乾燥步驟之後，原纖維纖維素材料在熱乾燥裝置20的第二傳送帶上。
[0158]在熱乾燥之後，即熱乾燥裝置20中的最後的乾燥和/或濃縮步驟之後，原纖維纖維素材料Ilb的濃度優選為10-100%，更優選15-35%或20-30%。
[0159]在第一熱乾燥步驟中，化學改性的原纖維纖維素材料優選通過噴嘴擠出到傳送帶上形成條帶。如果化學改性的原纖維纖維素的乾物質含量為0.1_4%，條帶優選是繩的形式。在傳送帶上單條繩的直徑優選為2-15mm,更優選5-10mm。優選地,化學改性的原纖維纖維素繩經乾燥至預定的幹固體含量，之後它們經切割或粉碎，優選成為0.lcm-2.0cm的碎片。
[0160]在熱乾燥裝置之後，濃縮的和/或乾燥的原纖維纖維素材料碎片的尺寸優選為至多5mm,例如更優選至多3mm,例如2_3mm。
[0161]優選存在幾個粉碎裝置，例如3、4或5個粉碎裝置，並且
[0162]-在第一中間粉碎步驟之後碎片的尺寸優選是l_3cm，和/或
[0163]-在後面的粉碎步驟之後碎片的尺寸優選是0.5-1.5cm，和/或
[0164]-在最後的粉碎步驟之後碎片的尺寸優選是l_5mm。
[0165]如果化學改性的原纖維纖維素的乾物質含量為至少4%，更優選至少5%並且最優選至少6% ,條帶優選是層的形式。層優選具有lcm-30cm,更優選3cm-20cm並且最優選5cm-10cm的中值厚度。
[0166]在熱乾燥過程中優選存在至少第一步驟和第二步驟，其中第二步驟之後是包括優選的額外粉碎裝置的任選的第三或第四步驟。在一個實施方式中，從熱空氣優選流過的碎片中形成化學改性的原纖維纖維素層，在第二、第三和/或第四熱乾燥步驟中的層厚度為5-20cm，例如8-13cm。共同地乾燥去除水分並且優選傳遞到空氣流中。
[0167]當用比較不同條帶直徑的化學改性的原纖維纖維素條帶時，在如果條帶的直徑是1mm而不是20mm的情況中，在乾燥開始時的蒸發是2.5倍。這也會反映在擠出材料的較短乾燥時間上。然而，單位乾燥面積的乾燥容量通常是幾乎相同的。
[0168]在優選的示例中，在使用之前，乾燥的和/或濃縮的化學改性的原纖維纖維素經過再分散。在另一個示例性實施方式中，如此使用乾燥的和/或濃縮的化學改性的原纖維纖維素。
[0169]原纖維纖維素的一些照片示於圖6、7a和7b。圖6顯示了在第一熱乾燥步驟之前第一傳送帶上的擠出的材料，圖7a顯示了在第一熱乾燥步驟之前第一傳送帶上的擠出的陰離子原纖維纖維素樣品，以及圖7b顯示了在熱乾燥過程後的陰離子原纖維纖維素樣品。
[0170]圖4顯示了對濃縮的和/或乾燥的化學改性的原纖維纖維素材料進行再分散的過程的示意圖。圖5顯示了再分散過程的示例性設置。
[0171]對化學改性的原纖維纖維素Ilb的再分散優選包括2個主要步驟，第一個步驟是在水合裝置42 (優選水合容器)中的水合步驟，並且第二個步驟是在分散機44中對水合的材料進行機械分散。這顯示於圖5中。作為水合容器42的補充或替代，也可以另外存在另一個用於水合步驟的裝置。
[0172]優選用於再分散的方法和設備取決於濃縮的和/或乾燥的化學改性的原纖維纖維素材料的乾物質含量。濃縮至20%的材料相比完全乾的材料更易於再分散。使用液體(優選水，例如蒸餾水)對濃縮的和/或乾燥的化學改性的原纖維纖維素材料進行再分散。可以不使用諸如水合容器的水合裝置42，尤其是如果待分散的原纖維纖維素材料的乾物質含量小於20%,更優選小於15%。
[0173]在熱空氣乾燥過程之後，如果在再分散過程中使用足夠高的剪切力，則化學改性的原纖維纖維素可以在液體中形成高粘度的分散體(如膠)。液體優選包括水或由水組成，SP，液體中水的量優選為至少80%，更優選至少90%。
[0174]通過使用裝置40對濃縮的和/或乾燥的化學改性的原纖維纖維素材料Ilb進行再分散，該裝置40用於將原纖維纖維素材料Ilb再分散成經再分散的原纖維纖維素材料11c。用於對原纖維纖維素材料11進行再分散的裝置40優選至少包括
[0175]-水合容器42，和
[0176]-分散機44。
[0177]另外，用於對化學改性的原纖維纖維素材料11進行再分散的裝置40優選包括第一裝置41a，如第一螺杆，用於向水合容器進料濃縮的化學改性的原纖維纖維素，以及第二裝置41b，如第二螺杆，用於將化學改性的原纖維纖維素從水合容器中傳送至分散機44。在分散步驟之後，化學改性的原纖維纖維素Ilc優選被泵送到儲存容器45或直接到使用地點。因此，該設置優選包括第三裝置41c，如管道和泵，來將化學改性的原纖維纖維素從例如分散機44傳送至原纖維儲存容器。
[0178]對於再分散，加熱的稀釋水46優選傳送至分散機44。或者或作為補充，加熱的稀釋水46可以被傳送至濃縮的化學改性的原纖維纖維素的第一傳送機41a。使用的稀釋水的量對再分散後的化學改性的原纖維纖維素的幹固體含量有影響。
[0179]應該優選使用在混合期間使納入的空氣氣泡最小化的分散機44。在分散機44中的再分散期間和/或之後，可以對分散體或膠進行真空脫氣，以去除空氣氣泡，尤其是如果不能防止空氣氣泡的形成。
[0180]可以通過在分散機44中的再分散步驟之前使得材料在水合容器42中水合一段時間來促進再分散。水合容器42中化學改性的原纖維纖維素的停留時間優選為40-90分鐘，更優選50-70分鐘。
[0181]可以通過在水合步驟期間從室溫升高溫度來進一步促進再分散。水合容器的溫度優選為30-60°C，更優選35-50°C。
[0182]優選地，再分散的化學改性的原纖維纖維素的幹固體含量為至多5%，更優選至多3%或2%並且最優選至多1%，例如0.1-1%。
[0183]在實驗室規模下，適用於再分散的高剪切裝置(即分散機44)是例如摻合機，如Waring摻合機或Biichi混合機,轉子-定子型均化器，如Ultra-Turrax或高壓力均化器。使用這些類型的裝置，再分散是很快的。例如使用Waring摻合機或BUchi混合機，通常3次1s的混合循環就足夠得到具有高粘度的均勻分散體。一般的葉旋轉混合器，如Dispermat溶解器或螺旋槳旋轉混合器不能提供足夠高的剪切力並且因此並不推薦用於對濃縮或乾燥的化學改性的原纖維纖維素的再分散。
[0184]對於工業規模的再分散，可以使用例如同軸轉子-定子型均化器，如SHverson?高剪切同軸混合器。在優選的示例中，使用轉子-轉子型均化器和/或轉子-轉子型分散機。另一種可以用於再分散的商業連續分散混合器是，例如IKA系列DR2000或DRS2000。
[0185]在下面的實施例中展示了一些用於將化學改性的原纖維纖維素濃縮至20-100%乾物質含量的實驗室級再分散方法。
[0186]實施例1
[0187]陰離子原纖維纖維素經空氣乾燥至26 %的乾物質含量。通過向3.85g的26 %原纖維纖維素中加入196.25g蒸餾水來製備0.5%的原纖維纖維素分散體。混合物立即在500ml玻璃容器中在Waring實驗室摻合機(LB20E*，375W)中再分散1s三次。相似地，製備2%的初始乾物質含量的未濃縮的原纖維纖維素的0.5%分散體作為比較。在真空下從分散體中去除混合中納入的空氣氣泡。通過使用葉片幾何裝置的受控的應力流變儀(英國的TA儀器公司(TA Instruments))測量分散體的粘度隨著剪切應力的變化來評價再分散過程的成功與否。
[0188]用Waring摻合機混合足夠從濃縮的材料中產生視覺上均勻的分散體。然而，如圖8所示，再分散材料在0.5%濃度下的粘度不如由未濃縮的材料製成的0.5%分散體的濃度那麼高。通過將濃度增加至0.65%，可以達到與0.5%下的未濃縮材料相似的粘度。其他在再分散後增加粘度的方式是使得濃縮的材料在用Waring摻合機混合之前進行一段時間的水合，增加水合溫度或增加混合時間。這在實施例2和3中表明。
[0189]實施例2
[0190]通過使得材料在磁力攪拌下水合I小時，之後在Waring摻合機中進行混合，在蒸餾水中製備0.5%濃度下的空氣乾燥至22%的陰離子原纖維纖維素的分散體。通過用Waring摻合機混合1s三次從未濃縮(3.7% )的材料製備對照的分散體。
[0191]如圖9所示，由3.7%和22%原纖維纖維素製備的分散體在寬的剪切應力範圍內顯示出相同的流動性質。在用Waring摻合機混合之前的I小時的水合時間明顯促進了濃縮至22%的原纖維纖維素的再分散。當在水合時間之前用Waring摻合機對22%材料混合1s三次並且在水合後再次混合(3次1s)時,觀察到更好的結果。也可以通過將用Waring摻合機的1s混合循環的次數從3增加到6來從未濃縮(3.7% )的材料製備具有更高粘度的分散體。
[0192]實施例3
[0193]陰離子原纖維纖維素經空氣乾燥至100%。通過使得材料在室溫下在磁力攪拌下水合I小時，之後用BUch1-混合器分散(B-400，max 2100W,Buchi實驗室技術公司(BiichiLabortechnik AG)) 1s三次,在蒸懼水中製備該材料的0.5%的分散體。
[0194]如圖10所示，由100%材料製備的分散體的粘度不如由未濃縮材料製成的分散體的粘度高。當水合期間的溫度從室溫升高至50°C時，結果得到顯著改善。
[0195]下面的實施例證明了在對濃縮的原纖維纖維素進行再分散中需要足夠高的剪切力。
[0196]實施例4
[0197]陰離子原纖維纖維素經空氣乾燥至27%。通過a)用Waring摻合機在最大速度下混合10s, b) Waring摻合機在最大速度下進行3次1s的混合循環,c) Dispermat溶解器(VMA-Getzmann 有限公司(VMA-GetzmannGMBH))在 3000rpm 下混合 I 小時或 d) Biich1-混合器進行3次1s的混合循環，在蒸餾水中製備該材料的0.5%分散體。
[0198]從圖12a_12d中可以看到，可以用除了 Waring摻合機的較短處理(I次1s)以外的所有其他再分散方法來製備視覺上均勻的分散體。如圖11所示，雖然Dispermat處理的分散體用肉眼看上去良好，但其粘度仍然明顯低於由更強的再分散方法(Waring 3次1s和BUch1-混合器)製備的分散體。對分散體的顯微鏡檢查(圖13a_13d)揭示了相比Waring摻合機(3次1s)或Biich1-混合器,用Dispermat並沒有良好地分散原纖維纖維素。
[0199]本領域技術人員容易理解本發明的不同的實施方式可能在需要對加工纖維素材料最優化的環境中應用。很明顯，本發明不僅限於上述的實施方式，可以在所附權利要求的範圍內對這些實施方式進行改進。
[0200]原纖維纖維素可包括微原纖或納米原纖。原纖維纖維素的再分散與原纖維之間的各種氫鍵的存在相關，這些氫鍵在乾燥中產生。單位重量單位的纖維素中氫鍵的數量直接與所述原纖維的形態相關，並且更具體地與它們的比表面成正比；比表面越大，單位重量單位的纖維素中氫鍵的數量越大。從木材中得到的纖維素原纖維衍生自次生壁，並且它們的結晶度超過70%。在化學改性或纖維化之後，原纖維纖維素材料的結晶度可能超過55%。原纖維纖維素包括無定形原纖維。原纖維纖維素中無定形原纖維的量低於50%。從次生壁得到的纖維素原纖維沒有無定形原纖維的特徵，但是，具有微晶原纖維的特徵。
【權利要求】
1.一種加工化學改性的原纖維纖維素的方法，所述方法包括 -向包括傳送帶(22)的熱乾燥裝置(20)中導入化學改性的原纖維纖維素材料，使得所述原纖維纖維素材料在所述傳送帶(22)上形成至少一根條帶， -使用具有至少40°C的溫度的熱空氣流對所述傳送帶(22)上的所述化學改性的原纖維纖維素材料進行脫水，以對所述化學改性的原纖維纖維素材料進行濃縮和/或乾燥，使得在經過所述熱乾燥裝置(20)之後所述原纖維纖維素材料的幹固體含量為至少10%。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述傳送帶是金屬絲並且至少部分的所述熱空氣流過所述傳送帶。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，在補充所述原纖維纖維素的稠度中，向所述熱乾燥裝置(20)中導入的所述原纖維纖維素的粘度是至少1000mPa,其中所述原纖維纖維素材料的乾物質含量是0.5-9% ;優選1-7% ;更優選2.5-5%。
4.如前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述熱乾燥裝置(20)的傳送帶(22)上的原纖維纖維素材料覆蓋所述傳送帶(22)的乾燥面積的至少30%。
5.如前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於 -向進料容器(24)提供所述化學改性的原纖維纖維素材料， -將所述化學改性的原纖維纖維素材料從所述進料容器(24)傳送至所述熱乾燥裝置(20)，其中在所述傳送過程中使用單泵。
6.如前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述熱乾燥裝置(20)包括至少2條傳送帶(22a，22b，22c)和至少I個粉碎裝置(21)，並且所述脫水包括以下步驟: -對所述第一傳送帶(22a)上的化學改性的原纖維纖維素進行乾燥和/或濃縮， -在所述第一傳送帶(22a)上的乾燥步驟之後，在所述粉碎裝置(21)中對所述化學改性的原纖維纖維素材料進行粉碎，並且 -在所述粉碎步驟之後，在所述第二傳送帶(22b，22c)上對化學改性的原纖維纖維素材料進行乾燥和/或濃縮。
7.如前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於 -通過噴嘴將所述化學改性的原纖維纖維素材料擠出到所述傳送帶(22)上，形成所述條帶。
8.如前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述條帶是繩的形式，並且在所述傳送帶(22)上存在幾條繩，每條所述的繩的直徑為2-10mm。
9.如權利要求1-7中任一項所述的方法，其特徵在於，所述條帶是包括碎片的層的形式，並且所述層的厚度是5-20cm。
10.如權利要求1-7中任一項所述的方法，其特徵在於，所述條帶是單層的形式。
11.如前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，從製漿廠的廢熱、蒸氣或電能通過熱交換器的方式產生所述熱空氣。
12.如前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於 -在所述熱乾燥裝置(20)之前，在預乾燥裝置(15)中對所述的化學改性的原纖維纖維素進行預乾燥，使得向所述熱乾燥裝置(20)中導入的所述原纖維纖維素的幹固體含量為至少5%。
13.—種加工化學改性的原纖維纖維素的方法，所述方法包括 -向水合裝置(42)中導入具有超過10%的幹固體含量的化學改性的原纖維纖維素材料， -在分散機(44)中將所述化學改性的原纖維纖維素再分散到液體中，以得到具有0.01-5%，更優選0.1-1%的乾物質含量的化學改性的原纖維纖維素。
14.如權利要求13所述的方法，其特徵在於 -在所述水合容器(42)中潤溼所述具有超過10%的幹固體含量的化學改性的原纖維纖維素材料，並且 -將所述潤溼的化學改性的原纖維纖維素材料傳送至所述分散機(44)。
15.如權利要求13或14所述的方法，其特徵在於，所述再分散的原纖維纖維素在0.5%濃度下，在水中測得的零剪切粘度為1000-50000Pa.s，並且屈服應力為l_30Pa，優選為 3-15Pa。
16.如權利要求13、14或15所述的方法，其特徵在於，當在水中再分散時，所述原纖維纖維素會產生至少60%，更優選至少70%的相同分散濃度下的原始粘度的粘度。
17.—種加工化學改性的原纖維纖維素的系統，所述系統包括 -包括至少一條傳送帶(22)的熱乾燥裝置(20)， -至少一個向所述熱乾燥裝置(20)傳送化學改性的原纖維纖維素的進料裝置(31)，使得所述化學改性的原纖維纖維素材料在所述傳送帶(22)上形成至少一根條帶， -用於形成具有至少40°C的溫度的熱空氣流的裝置(32)，以使用所述熱空氣流對所述傳送帶(22)上的所述化學改性的原纖維纖維素材料進行濃縮和/或乾燥。
18.—種加工化學改性的原纖維纖維素的系統，所述系統包括 -水合裝置(42)， -至少一個進料裝置(41a)，以向所述水合裝置(42)提供具有至少10%乾物質含量的化學改性的原纖維纖維素， -分散機(44)，以得到具有0.01-5%，更優選0.1-1%的乾物質含量的化學改性的原纖維纖維素，和 -用於將潤溼的原纖維纖維素材料從所述水合裝置(42)向所述分散機(44)傳送的裝置(41b)ο
19.一種用於加工化學改性的原纖維纖維素的熱乾燥裝置，所述熱乾燥裝置(20)包括 -至少2條傳送帶(22a，22b，22c)， -至少一個位於所述至少2條傳送帶之間的粉碎裝置(21)， -用於提供穿過所述熱乾燥裝置的熱空氣流的裝置，以對所述化學改性的原纖維纖維素材料進行濃縮和/或乾燥。
20.一種化學改性的原纖維纖維素，其具有至少10%的幹固體含量並且其中碎片的尺寸為至多5mm。
21.一種可在水中再分散的化學改性的原纖維纖維素，其中，所述原纖維纖維素從具有至少10%的幹固體含量的化學改性的原纖維纖維素再分散，所述再分散的化學改性的原纖維纖維素具有以下性質: -當在0.8%濃度下測量時，-200至-2000的電荷ieq/g(原纖維纖維素)和在1rpm下測得的超過5000mPa的布氏粘度，以及在0.1 %濃度下濁度計測得的低於200的濁度，或 -當在0.8%濃度下測量時，300至2000的電荷ieq/g(原纖維纖維素)和在1rpm下測得的超過5000mPa的布氏粘度，以及濁度計測得的在0.1 %濃度下低於100的濁度。
22.如權利要求21所述的化學改性的原纖維纖維素，其特徵在於，所述再分散的化學改性的原纖維纖維素的電荷ieq/g (原纖維纖維素)為-500至-1500，在0.1濃度下測得的濁度為10-60NTU，並且在0.8%濃度、1rpm下測得的布氏粘度為10000-40000mPa。
23.—種按照權利要求1-12或13-16中任一項所述的方法製備的化學改性的原纖維纖維素。
【文檔編號】D21C9/18GK104204345SQ201380014302
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2013年2月12日 優先權日:2012年2月13日
【發明者】K·希爾布蘭德, M·諾珀寧, M·裡爾, J·坦帕爾 申請人:芬歐匯川集團